Năm 979, Đinh Tiên Hoàng cùng con trưởng là Nam Việt Vương Đinh Liễn ở trong triều rơi vào một âm mưu phản loạn đầu độc chết. Con thứ của Đinh Tiên Hoàng mới lên 6 tuổi là Đinh Toàn được dựng lên làm vua dưới sự phò tá của Lê Hoàn và Thái hậu Dương Vân Nga nhiếp chính. Giữa lúc ấy, nhà Tống nghe tin Đinh Tiên Hoàng mất, vua còn nhỏ muốn thừa cơ xâm lược nước ta. Một thời gian sau, Lê Hoàn được Thái hậu Dương Vân Nga cùng một số đại thần tôn lên làm vua để chuẩn bị lãnh đạo nhân dân chống quân xâm lược Tống.

Tận trung với nhà Đinh, Đinh Nga và một số quan lại đã bỏ triều đình Tiền Lê, không hợp tác với Lê Hoàn. Ông trở về quê cũ Thụy Lôi giải tán quân đội do mình chỉ huy. Cuối đời Đinh Nga thường đi ngao du vãn cảnh và mất tại núi Kim Nhan thuộc huyện Thanh Chương châu Hoan (nay là Nghệ An).